The developmental character of cardiac autonomic responses to an acute noxious event in 4- and 8-month-old healthy infants

Heart rate (HR) has been widely studied as a measure of an individual's response to painful stimuli. It remains unclear whether changes in mean HR or the variability of HR are specifically related to the noxious stimulus (i.e. pain). Neither is it well understood how such changes reflect underlying neurologic control mechanisms that produce these responses, or how these mechanisms change during the first year of life. To study the changes in cardiac autonomic modulation that occur with acute pain and with age during early infancy, the relationship between respiratory activity and short-term variations of HR (i.e. respiratory sinus arrhythmia) was quantified in a longitudinal study of term born healthy infants who underwent a finger lance blood collection at 4 months of age (n = 24) and again at 8 months of age (n = 20). Quantitative respiratory activity and HR were obtained during baseline, lance, and recovery periods. Time and frequency domain analyses from 2.2-min epochs of data yielded mean values, spectral measures of low (0.04-0.15 Hz) and high (0.15-0.80 Hz) frequency power (LF and HF), and the LF/HF ratio. To determine sympathetic and parasympathetic cardiac activity, the transfer relation between respiration and HR was used. At both 4 and 8 months, mean HR increased significantly with the noxious event (p > 0.01). There were age-related differences in the pattern of LF, HF, and LF/HF ratio changes. Although these parameters all decreased (p > 0.01) at 4 months, LF and LF/HF increased at 8 months and at 8 months HF remained stable in response to the noxious stimulus. Transfer gain changes with the lance demonstrated a change from predominant vagal baseline to a sympathetic condition at both ages. The primary finding of this study is that a response to an acute noxious stimulus appears to produce an increase in respiratory-related sympathetic HR control and a significant decrease in respiratory-related parasympathetic control at both 4 and 8 months. Furthermore, with increasing age, the sympathetic and parasympathetic changes appear to be less intense, but more sustained.

Anatomy and Neurophysiology of Coughing: CHEST Guideline and Expert Panel Report

Bronchopulmonary C-fibers and a subset of mechanically sensitive, acid-sensitive myelinated sensory nerves play essential roles in regulating cough. These vagal sensory nerves terminate primarily in the larynx, trachea, carina and large intrapulmonary bronchi. Other bronchopulmonary sensory nerves, sensory nerves innervating other viscera as well as somatosensory nerves innervating the chest wall, diaphragm and abdominal musculature regulate cough patterning and cough sensitivity. The responsiveness and morphology of the airway vagal sensory nerve subtypes and the extrapulmonary sensory nerves that regulate coughing are described. The brainstem and higher brain control systems that process this sensory information are complex, but our current understanding of them is considerable and increasing. The relevance of these neural systems to clinical phenomena, such as urge to cough and psychological methods for treatment of dystussia, is high and modern imaging methods have revealed potential neural substrates for some features of cough in the human.

Chronic cough as a neuropathic disorder

Chronic cough is a common symptom that can be a daunting challenge for clinicians since treatment of the underlying cause does not always provide adequate relief, an obvious cause can remain elusive, and current antitussives have fairly poor efficacy and undesirable side-effects. Patients with chronic cough typically describe a range of sensory symptoms suggestive of upper-airway and laryngeal neural dysfunction. Additionally, patients often report cough triggered by low-level physical and chemical stimuli, which is suggestive of cough-reflex hyperresponsiveness. Pathophysiological mechanisms underlying peripheral and central augmentation of the afferent cough pathways have been identified, and compelling evidence exists for a neuropathy of vagal sensory nerves after upper-respiratory viral infections or exposure to allergic and non-allergic irritants. In this Personal View, we argue that chronic cough is a neuropathic disorder that arises from neural damage caused by a range of inflammatory, infective, and allergic factors. In support of this idea, we discuss evidence of successful treatment of chronic cough with agents used for treatment of neuropathic pain, such as gabapentin and amitriptyline. Regarding cough as a neuropathic disorder could lead to new, more effective antitussives.

Circulating pancreatic polypeptide concentrations predict visceral and liver fat content

CONTEXT AND OBJECTIVE: No current biomarker can reliably predict visceral and liver fat content, both of which are risk factors for cardiovascular disease. Vagal tone has been suggested to influence regional fat deposition. Pancreatic polypeptide (PP) is secreted from the endocrine pancreas under vagal control. We investigated the utility of PP in predicting visceral and liver fat. PATIENTS AND METHODS: Fasting plasma PP concentrations were measured in 104 overweight and obese subjects (46 men and 58 women). In the same subjects, total and regional adipose tissue, including total visceral adipose tissue (VAT) and total subcutaneous adipose tissue (TSAT), were measured using whole-body magnetic resonance imaging. Intrahepatocellular lipid content (IHCL) was quantified by proton magnetic resonance spectroscopy. RESULTS: Fasting plasma PP concentrations positively and significantly correlated with both VAT (r = 0.57, P < .001) and IHCL (r = 0.51, P < .001), but not with TSAT (r = 0.02, P = .88). Fasting PP concentrations independently predicted VAT after controlling for age and sex. Fasting PP concentrations independently predicted IHCL after controlling for age, sex, body mass index (BMI), waist-to-hip ratio, homeostatic model assessment 2-insulin resistance, (HOMA2-IR) and serum concentrations of triglyceride (TG), total cholesterol (TC), and alanine aminotransferase (ALT). Fasting PP concentrations were associated with serum ALT, TG, TC, low- and high-density lipoprotein cholesterol, and blood pressure (P < .05). These associations were mediated by IHCL and/or VAT. Fasting PP and HOMA2-IR were independently significantly associated with hepatic steatosis (P < .01). CONCLUSIONS: Pancreatic polypeptide is a novel predictor of visceral and liver fat content, and thus a potential biomarker for cardiovascular risk stratification and targeted treatment of patients with ectopic fat deposition.

ERP and cardiovascular correlates of source memory discrimination in older and younger adults /

There is much evidence to support an age-related decline in source memory ability. However, the underlying mechanisms responsible for this decline are not well understood. The current study was carried out to determine the electrophysiological correlates of source memory discrimination in younger and older adults. Event-related potentials (ERPs) and continuous electrocardiographic (ECG) data were collected from younger (M= 21 years) and older (M= 71 years) adults during a source memory task. Older adults were more likely to make source memory errors for recently repeated, non-target words than were younger adults. Moreover, their ERP records for correct trials showed an increased amplitude in the late positive (LP) component (400-800 msec) for the most recently presented, non-target stimuli relative to the LP noted for target items. Younger adults showed an opposite pattern, with a large LP component for target items, and a much smaller LP component for the recently repeated non-target items. Computation of parasympathetic activity in the vagus nerve was performed on the ECG data (Porges, 1985). The resulting measure, vagal tone, was used as an index of physiological responsivity. The vagal tone index of physiological responsivity was negatively related to the LP amplitude for the most recently repeated, non-target words in both groups, after accounting for age effects. The ERP data support the hypothesis that the tendency to make source memory errors on the part of older adults is related to the ability to selectively control attentional processes during task performance. Furthermore, the relationship between vagal tone and ERP reactivity suggests that there is a physiological basis to the heightened reactivity measured in the LP response to recently repeated non-target items such that, under decreased physiological resources, there is an impairment in the ability to selectively inhibit bottom-up, stimulus based properties in favour of task-related goals in older adults. The inconsistency of these results with other explanatory models of source memory deficits is discussed. It is concluded that the data are consistent with a physiological reactivity model requiring inhibition of reactivity to irrelevant, but perceptually-fluent, stimuli.

Cortical and autonomic modulation of attentional control /

Whereas the role of the anterior cingulate cortex (ACC) in cognitive control has received considerable attention, much less work has been done on the role of the ACC in autonomic regulation. Its connections through the vagus nerve to the sinoatrial node of the heart are thought to exert modulatory control over cardiovascular arousal. Therefore, ACC is not only responsible for the implementation of cognitive control, but also for the dynamic regulation of cardiovascular activity that characterizes healthy heart rate and adaptive behaviour. However, cognitive control and autonomic regulation are rarely examined together. Moreover, those studies that have examined the role of phasic vagal cardiac control in conjunction with cognitive performance have produced mixed results, finding relations for specific age groups and types of tasks but not consistently. So, while autonomic regulatory control appears to support effective cognitive performance under some conditions, it is not presently clear just what factors contribute to these relations. The goal of the present study was, therefore, to examine the relations between autonomic arousal, neural responsivity, and cognitive performance in the context of a task that required ACC support. Participants completed a primary inhibitory control task with a working memory load embedded. Pre-test cardiovascular measures were obtained, and ontask ERPs associated with response control (N2/P3) and error-related processes (ERN/Pe) were analyzed. Results indicated that response inhibition was unrelated to phasic vagal cardiac control, as indexed by respiratory sinus arrhythmia (RSA). However, higher resting RSA was associated with larger ERN ampUtude for the highest working memory load condition. This finding suggests that those individuals with greater autonomic regulatory control exhibited more robust ACC error-related responses on the most challenging task condition. On the other hand, exploratory analyses with rate pressure product (RPP), a measure of sympathetic arousal, indicated that higher pre-test RPP (i.e., more sympathetic influence) was associated with more errors on "catch" NoGo trials, i.e., NoGo trials that simultaneously followed other NoGo trials, and consequently, reqviired enhanced response control. Higher pre-test RPP was also associated with smaller amplitude ERNs for all three working memory loads and smaller ampUtude P3s for the low and medium working memory load conditions. Thus, higher pretest sympathetic arousal was associated with poorer performance on more demanding "catch" NoGo trials and less robust ACC-related electrocortical responses. The findings firom the present study highlight tiie interdependence of electrocortical and cardiovascular processes. While higher pre-test parasympathetic control seemed to relate to more robust ACC error-related responses, higher pre-test sympathetic arousal resulted in poorer inhibitory control performance and smaller ACC-generated electrocortical responses. Furthermore, these results provide a base from which to explore the relation between ACC and neuro/cardiac responses in older adults who may display greater variance due to the vulnerabihty of these systems to the normal aging process.

Autonomic prediction of error-related ERP components in perceptual and conceptual tasks in older and younger adults

In studies of cognitive processing, the allocation of attention has been consistently linked to subtle, phasic adjustments in autonomic control. Both autonomic control of heart rate and control of the allocation of attention are known to decline with age. It is not known, however, whether characteristic individual differences in autonomic control and the ability to control attention are closely linked. To test this, a measure of parasympathetic function, vagal tone (VT) was computed from cardiac recordings from older and younger adults taken before and during performance of two attentiondemanding tasks - the Eriksen visual flanker task and the source memory task. Both tasks elicited event-related potentials (ERPs) that accompany errors, i.e., error-related negativities (ERNs) and error positivities (Pe's). The ERN is a negative deflection in the ERP signal, time-locked to responses made on incorrect trials, likely generated in the anterior cingulate. It is followed immediately by the Pe, a broad, positive deflection which may reflect conscious awareness of having committed an error. Age-attenuation ofERN amplitude has previously been found in paradigms with simple stimulus-response mappings, such as the flanker task, but has rarely been examined in more complex, conceptual tasks. Until now, there have been no reports of its being investigated in a source monitoring task. Age-attenuation of the ERN component was observed in both tasks. Results also indicated that the ERNs generated in these two tasks were generally comparable for young adults. For older adults, however, the ERN from the source monitoring task was not only shallower, but incorporated more frontal processing, apparently reflecting task demands. The error positivities elicited by 3 the two tasks were not comparable, however, and age-attenuation of the Pe was seen only in the more perceptual flanker task. For younger adults, it was Pe scalp topography that seemed to reflect task demands, being maximal over central parietal areas in the flanker task, but over very frontal areas in the source monitoring task. With respect to vagal tone, in the flanker task, neither the number of errors nor ERP amplitudes were predicted by baseline or on-task vagal tone measures. However, in the more difficult source memory task, lower VT was marginally associated with greater numbers of source memory errors in the older group. Thus, for older adults, relatively low levels of parasympathetic control over cardiac response coincided with poorer source memory discrimination. In both groups, lower levels of baseline VT were associated with larger amplitude ERNs, and smaller amplitude Pe's. Thus, low VT was associated in a conceptual task with a greater "emergency response" to errors, and at the same time, reduced awareness of having made them. The efficiency of an individual's complex cognitive processing was therefore associated with the flexibility of parasympathetic control of heart rate, in response to a cognitively challenging task.

Autonomic regulation and blood pressure in children

Vagal baroreflex sensitivity (BRS) is a measure of short term blood pressure (BP) regulation through alterations in heart rate. Low BRS reflects impaired autonomic system regulation and has been found to be a surrogate marker for cardiovascular health. In particular, it has found to be associated with the pathogenesis of adult hypertension. However, only limited information exists as to the negative consequences of childhood BP on baroreflex function. The objective of this study was to investigate BRS in children with 2 different BP profiles while controlling for the effects of age, maturation, sex, and body composition. A preliminary subsample of 11-14 year-old children from the HBEAT (Heart Behavioural Environmental Assessment Team) Study was selected. The children were divided into 2 BP groups; high BP (HBP; 2:95tl1 percentile, n=21) and normal BP (NBP; <90th percentile, n=85). Following an initial 15 minutes of supine rest, 5 minutes of continuous beat-to-beat BP (Finapres) and RR interval (RRI) were recorded (standard ECG). Spectral indices were computed using Fast Fourier Transform and transfer function analysis was used to compute BRS. High frequency (HF) and low frequency (LF) power spectral areas were set to 0.15-0.4 Hz and 0.04-0.15 Hz, respectively. Body composition was measured using body mass index. After adjusting for body composition, maturation, age and sex ANCOV A results were as follows; LF and HF BRS, LF and HF RRI, and RRI total power were lower in the HBP versus NBP participants (p<0.05). As well, LF IHF SBP ratio was significantly higher in the HBP compared to the NBP group (p<0.05). The regression coefficients (unstandardized B) indicated that in changing groups (NBP to HBP) LF and HF BRS decreases by 4.04 and 6.18 ms/mmHg, respectively. Thus, as BP increases, BRS decreases. These data suggest that changes in autonomic activity occur in children who have HBP, regardless of age, sex, maturation, and body composition. Thus, despite their young age and relatively short amount of time having high BP compared with adults, these children are already demonstrating poor BP regulation and reduced cardiovagal activity. Given that childhood BP is associated with hypertension in adulthood, there is a growing concern in regards to the current cardiovascular health of our children and future adults.

Evaluation du systeme nerveux autonome dans l'hypertension arterielle essentielle

L’analyse spectrale de la fréquence cardiaque, de la pression artérielle systolique, de la pression artérielle diastolique ainsi que de la respiration par la transformée de Fourier rapide, est considérée comme une technique non invasive pour la détermination de l’activité du système nerveux autonome (SNA). Dans une population de sujets normaux volontaires, nous avons obtenu à l’état basal, des oscillations de basses fréquences (0,05-0,15Hz) reliées au système nerveux sympathique autonome et des oscillations de hautes fréquences (0,2Hz) représentant sur les intervalles entre chaque ondes R de l’électrocardiogramme (RR), l’arythmie sinusale respiratoire correspondant à une activité vagale. Nous avons comparé les tests de stimulation du système nerveux sympathique autonome déclenché par le passage de la position de repos (en décubitus dorsal), à la position orthostatique volontaire et le passage de la position de repos à la position orthostatique avec la table basculante à 60o. Nous avons également comparé un groupe normotendu à un groupe hypertendu qui a été soumis au passage du repos à l’orthostation volontaire et pour lesquels nous avons évalué la sensibilité du baroréflexe et la réponse sympathique par la mesure des catécholamines circulantes. Dans un groupe de sujets ayant une hypertension artérielle essentielle, nous avons évalué l’effet de la thérapie hypotensive, par le Trandolapril qui est un Inhibiteur de l’enzyme de conversion (IEC) de l`angiotensine. Dans ce groupe hypertendu, nous avons procédé, en plus de la stimulation sympathique par l’orthostation volontaire, à un exercice isométrique de trois minutes à 30 % de la force maximale. Nous avons également complété notre évaluation par la mesure de la densité de récepteurs ß2 adrénergiques sur lymphocytes et par la mesure des indices de contractilité à l’aide de l’échocardiographie en M mode. Les résultats ont montré, dans les groupes normaux volontaires, dans les deux types de stimulation du système nerveux sympathique par la position orthostatique, une augmentation significative des catécholamines plasmatiques avec une augmentation de la fréquence cardiaque et des basses fréquences de RR, confirmant ainsi que l’on est en état de stimulation sympathique. On observe en même temps une diminution significative des hautes fréquences de RR, suggérant un retrait vagal lors de cette stimulation. On a observé au test de la table basculante six cas d’hypotension orthostatique. On a comparé la position orthostatique volontaire entre le groupe de sujets normaux et le groupe de sujets hypertendus. L’analyse spectrale croisée de RR et de la pression artérielle systolique a permis d’évaluer dans l’hypertension artérielle (HTA), essentielle une sensibilité du baroréflexe atténuée, accompagnée d’une réactivité vagale réduite en présence d’une activité et d’une réactivité sympathique augmentées suggérant une altération sympathovagale dans l’HTA. Dans le groupe de sujets hypertendus traités (Trandolapril 2mg/jour), nous avons identifié un groupe de répondeurs au traitement par le Trandolapril et un groupe de non répondeurs à ce type de thérapie anti-hypertensive. Le groupe répondeur avait un profil hyper-adrénergique avec une hyper-réactivité sympathique, une fréquence cardiaque et des pressions artérielles diastolique et systolique plus élevées au repos. Dans le groupe total traité au Trandolapril, la densité des récepteurs ß2 adrénergiques a doublé, après thérapie, alors que la réactivité des basses fréquences obtenues à l’analyse spectrale a augmenté. Nous avons montré dans notre étude qu’un IECA a pu inhiber le mécanisme facilitateur de l’angII sur les terminaisons nerveuses sympathiques et a permis ainsi de réduire l’hyperactivité sympathique et le mécanisme de « down regulation » des récepteurs ß2 adrénergiques rendant ainsi l’expression de l’influence du SNA post synaptique plus efficace. Dans l’ensemble de nos protocoles cliniques, par l’utilisation de l’analyse spectrale des signaux RR, de la pression artérielle systolique,de la pression artérielle diastolique et de la respiration, nous avons montré que cette technique non invasive permet de décrire et de mieux comprendre les mécanismes physiologiques, physiopathologiques et pharmacologiques reliés au système nerveux autonome et à l’hypertension artérielle essentielle.

Impact de l'haploinsuffisance du gène Sim1 sur le développement et la fonction du noyau paraventriculaire de l'hypothalamus

L’obésité provient d’un déséquilibre de l’homéostasie énergétique, c’est-à-dire une augmentation des apports caloriques et/ou une diminution des dépenses énergétiques. Plusieurs données, autant anatomiques que physiologiques, démontrent que l’hypothalamus est un régulateur critique de l’appétit et des dépenses énergétiques. En particulier, le noyau paraventriculaire (noyau PV) de l’hypothalamus intègre plusieurs signaux provenant du système nerveux central (SNC) et/ou de la périphérie, afin de contrôler l’homéostasie énergétique via des projections axonales sur les neurones pré-ganglionnaires du système autonome situé dans le troc cérébral et la moelle épinière. Plusieurs facteurs de transcription, impliqués dans le développement du noyau PV, ont été identifiés. Le facteur de transcription SIM1, qui est produit par virtuellement tous les neurones du noyau PV, est requis pour le développement du noyau PV. En effet, lors d’une étude antérieure, nous avons montré que le noyau PV ne se développe pas chez les souris homozygotes pour un allèle nul de Sim1. Ces souris meurent à la naissance, probablement à cause des anomalies du noyau PV. Par contre, les souris hétérozygotes survivent, mais développent une obésité précoce. De façon intéressante, le noyau PV des souris Sim1+/- est hypodéveloppé, contenant 24% moins de cellules. Ces données suggèrent fortement que ces anomalies du développement pourraient perturber le fonctionnement du noyau PV et contribuer au développement du phénotype d’obésité. Dans ce contexte, nous avons entrepris des travaux expérimentaux ayant pour but d’étudier l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur : 1) le développement du noyau PV et de ses projections neuronales efférentes; 2) l’homéostasie énergétique; et 3) les voies neuronales physiologiques contrôlant l’homéostasie énergétique chez les souris Sim1+/-. A cette fin, nous avons utilisé : 1) des injections stéréotaxiques combinées à des techniques d’immunohistochimie afin de déterminer l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur le développement du noyau PV et de ses projections neuronales efférentes; 2) le paradigme des apports caloriques pairés, afin de déterminer l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur l’homéostasie énergétique; et 3) une approche pharmacologique, c’est-à-dire l’administration intra- cérébroventriculaire (i.c.v.) et/ou intra-péritonéale (i.p.) de peptides anorexigènes, la mélanotane II (MTII), la leptine et la cholécystokinine (CCK), afin de déterminer l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur les voies neuronales contrôlant l’homéostasie énergétique. Dans un premier temps, nous avons constaté une diminution de 61% et de 65% de l’expression de l’ARN messager (ARNm) de l’ocytocine (Ot) et de l’arginine-vasopressine (Vp), respectivement, chez les embryons Sim1+/- de 18.5 jours (E18.5). De plus, le nombre de cellules produisant l’OT et la VP est apparu diminué de 84% et 41%, respectivement, chez les souris Sim1+/- adultes. L’analyse du marquage axonal rétrograde des efférences du noyau PV vers le tronc cérébral, en particulier ses projections sur le noyau tractus solitaire (NTS) aussi que le noyau dorsal moteur du nerf vague (X) (DMV), a permis de démontrer une diminution de 74% de ces efférences. Cependant, la composition moléculaire de ces projections neuronales reste inconnue. Nos résultats indiquent que l’haploinsuffisance de Sim1 : i) perturbe spécifiquement le développement des cellules produisant l’OT et la VP; et ii) abolit le développement d’une portion importante des projections du noyau PV sur le tronc cérébral, et notamment ses projections sur le NTS et le DMV. Ces observations soulèvent donc la possibilité que ces anomalies du développement du noyau PV contribuent au phénotype d’hyperphagie des souris Sim1+/-. En second lieu, nous avons observé que la croissance pondérale des souris Sim1+/- et des souris Sim1+/+ n’était pas significativement différente lorsque la quantité de calories présentée aux souris Sim1+/- était la même que celle consommée par les souris Sim1+/+. De plus, l’analyse qualitative et quantitative des tissus adipeux blancs et des tissus adipeux bruns n’a démontré aucune différence significative en ce qui a trait à la taille et à la masse de ces tissus chez les deux groupes. Finalement, au terme de ces expériences, les souris Sim1+/--pairées n’étaient pas différentes des souris Sim1+/+ en ce qui a trait à leur insulinémie et leur contenu en triglycérides du foie et des masses adipeuses, alors que tous ces paramètres étaient augmentés chez les souris Sim1+/- nourries ad libitum. Ces résultats laissent croire que l’hyperphagie, et non une diminution des dépenses énergétiques, est la cause principale de l’obésité des souris Sim1+/-. Par conséquent, ces résultats suggèrent que : i) l’haploinsuffisance de Sim1 est associée à une augmentation de l’apport calorique sans toutefois moduler les dépenses énergétiques; ii) l’existence d’au moins deux voies neuronales issues du noyau PV : l’une qui régule la prise alimentaire et l’autre la thermogénèse; et iii) l’haploinsuffisance de Sim1 affecte spécifiquement la voie neuronale qui régule la prise alimentaire. En dernier lieu, nous avons montré que l’injection de MTII, de leptine ainsi que de CCK induit une diminution significative de la consommation calorique des souris des deux génotypes, Sim1+/+ et Sim1+/-. De fait, la consommation calorique cumulative des souris Sim1+/- et Sim1+/+ est diminuée de 37% et de 51%, respectivement, durant les 4 heures suivant l’administration i.p. de MTII comparativement à l’administration d’une solution saline. Lors de l’administration i.c.v. de la leptine, la consommation calorique cumulative des souris Sim1+/- et Sim1+/+ est diminuée de 47% et de 32%, respectivement. Finalement, l’injection i.p. de CCK diminue la consommation calorique des souris Sim1+/- et Sim1+/+ de 52% et de 36%, respectivement. L’ensemble des résultats suggère ici que l’haploinsuffisance de Sim1 diminue l’activité de certaines voies neuronales régulant l’homéostasie énergétique, et particulièrement de celles qui contrôlent la prise alimentaire. En résumé, ces travaux ont montré que l’haploinsuffisance de Sim1 affecte plusieurs processus du développement au sein du noyau PV. Ces anomalies du développement peuvent conduire à des dysfonctions de certains processus physiologiques distincts régulés par le noyau PV, et notamment de la prise alimentaire, et contribuer ainsi au phénotype d’obésité. Les souris hétérozygotes pour le gène Sim1 représentent donc un modèle animal unique, où l’hyperphagie, et non les dépenses énergétiques, est la principale cause de l’obésité. En conséquence, ces souris pourraient représenter un modèle expérimental intéressant pour l’étude des mécanismes cellulaires et moléculaires en contrôle de la prise alimentaire.

The left atrial ganglionated plexus : its function and pathways relative to atrial fibrillation surgery

Le système nerveux autonome cardiaque est devenu une cible dans les thérapies ablatives de la fibrillation auriculaire. Nous avons étudié les voies de communication et la fonction des plexus ganglionnaires (PG) de l'oreillette gauche (PGOG) afin de clarifier la validité physiopathologique des méthodes de détection et des thérapies impliquant ces groupes de neuronnes. Méthodes: Vingt-deux chiens ont subi une double thoracotomie et ont été instrumentés avec des plaques auriculaires épidcardiques de multiélectrodes. Une stimulation électrique (2 mA, 15 Hz) des PGOG a été réalisée à l'état basal et successivement après: 1) une décentralisation vagale, 2) l'ablation par radiofréquence des plexus péri-aortiques et de la veine cave supérieure (Ao/VCS) et 3) l'ablation du PG de l'oreillette droite (PGOD). Ces procédures de dénervation ont été réalisées suivant une séquence antérograde (n = 17) ou rétrograde (n = 5). Résultats: Chez 17 des 22 animaux, la stimulation des PGOG a induit une bradycardie sinusale (149 ± 34 bpm vs 136 ± 28 bpm, p < 0.002) et des changements de repolarization (ΔREPOL) auriculaires isointégrales. Dans le groupe des ablations antérogrades, les réponses aux stimulations vagales ont été supprimées suite à la décentralisation vagale chez un seul animal, par l'ablation des plexus Ao/VCS dans 4 cas et par l'ablation du PGOG dans 5 autres animaux. Des changements ont persisté tout au long chez 2 chiens. La valeur de surface des ΔREPOL a diminué avec les dénervations séquentielles, passant de 365 ± 252 mm2 en basale à 53 ± 106 mm2 après l'ablation du PGOD (p < 0.03). Dans le groupe de dénervation rétrograde, les changements de repolarisation et chronotropiques ont été supprimés suite à l'ablation du PGOD chez deux chiens et suite à l'ablation Ao/VCS chez trois. La valeur de surface du ΔREPOL a aussi diminué après l'ablation du PGOD (269±144mm2 vs 124±158mm2, p<0.05). Conclusion: Les PGOD sont identifiables en préablation par la réponse bradycardique à la stimulation directe dans la plupart des cas. Le PGOD semble former la principale, mais non la seule, voie de communication avec le nœud sinusal. Ces résultats pourraient avoir des implications dans le traitement de la FA par méthodes ablatives.

Modélisation d'arythmies auriculaires modulées par le système nerveux autonome

La fibrillation auriculaire (FA) est la forme d’arythmie la plus fréquente et représente environ un tiers des hospitalisations attribuables aux troubles du rythme cardiaque. Les mécanismes d’initiation et de maintenance de la FA sont complexes et multiples. Parmi ceux-ci, une contribution du système nerveux autonome a été identifiée mais son rôle exact demeure mal compris. Ce travail cible l’étude de la modulation induite par l’acétylcholine (ACh) sur l’initiation et le maintien de la FA, en utilisant un modèle de tissu bidimensionnel. La propagation de l’influx électrique sur ce tissu est décrite par une équation réaction-diffusion non-linéaire résolue sur un maillage rectangulaire avec une méthode de différences finies, et la cinétique d'ACh suit une évolution temporelle prédéfinie qui correspond à l’activation du système parasympathique. Plus de 4400 simulations ont été réalisées sur la base de 4 épisodes d’arythmies, 5 tailles différentes de région modulée par l’ACh, 10 concentrations d’ACh et 22 constantes de temps de libération et de dégradation d’ACh. La complexité de la dynamique des réentrées est décrite en fonction de la constante de temps qui représente le taux de variation d’ACh. Les résultats obtenus suggèrent que la stimulation vagale peut mener soit à une dynamique plus complexe des réentrées soit à l’arrêt de la FA en fonction des quatre paramètres étudiés. Ils démontrent qu’une décharge vagale rapide, représentée par des constantes de temps faibles combinées à une quantité suffisamment grande d’ACh, a une forte probabilité de briser la réentrée primaire provoquant une activité fibrillatoire. Cette activité est caractérisée par la création de plusieurs ondelettes à partir d’un rotor primaire sous l’effet de l’hétérogénéité du gradient de repolarisation causé par l’activité autonomique.

Cirugía de epilepsia

Capítulo sobre Cirugía de Epilepsia del libro decisiones en neurología en su segunda edición de la editorial de la universidad del rosario. El capitulo pretende guiar al lector en que momentos los pacientes con epilepsia refractaria son buenos candidatos para manejo quirúrgico.

Prolonged effects of modified sham feeding on energy substrate mobilization

Background: Vagal stimulation in response to nutrients is reported to elicit an array of digestive and endocrine responses, including an alteration in postprandial lipid metabolism. Objective: The objective of this study was to assess whether neural stimulation could alter hormone and substrate metabolism during the late postprandial phase, with implications for body fat mobilization. Design: Vagal stimulation was achieved by using the modified sham feeding (MSF) technique, in which nutrients are chewed and tasted but not swallowed. Ten healthy subjects were studied on 3 separate occasions, 4 wk apart. Five hours after a high-fat breakfast (56 g fat), the subjects were given 1 of 3 test meals allocated in random order: water, a lunch containing a modest amount of fat (38 g), or MSF (38 g fat). Blood was collected for 3 h poststimulus for hormone and metabolite analyses. Results: Plasma insulin and pancreatic polypeptide concentrations peaked at 250% and 209% of baseline concentrations within 15 min of MSF. The plasma glucose concentration increased significantly (P = 0.038) in parallel with the changes observed in the plasma insulin concentration. The nonesterified fatty acid concentration was significantly suppressed (P = 0.006); maximum suppression occurred at a mean time of 114 min after MSF. This fall in nonesterified fatty acid was accompanied by a fall in the plasma glucagon concentration from 122 to 85 pmol/L (P = 0.018) at a mean time of 113 min after MSF. Conclusions: Effects on substrate metabolism after MSF in the postprandial state differ from those usually reported in the postabsorptive state. The effects of MSF were prolonged beyond the period of the cephalic response and these may be relevant for longer-term metabolic regulation.

Localization and function of the Kv3.1b subunit in the rat medulla oblongata: focus on the nucleus tractus solitarii

The voltage-gated potassium channel subunit Kv3.1 confers fast firing characteristics to neurones. Kv3.1b subunit immunoreactivity (Kv3.1b-IR) was widespread throughout the medulla oblongata, with labelled neurones in the gracile, cuneate and spinal trigeminal nuclei. In the nucleus of the solitary tract (NTS), Kv3.1b-IR neurones were predominantly located close to the tractus solitarius (TS) and could be GABAergic or glutamatergic. Ultrastructurally, Kv3.1b-IR was detected in NTS terminals, some of which were vagal afferents. Whole-cell current-clamp recordings from neurones near the TS revealed electrophysiological characteristics consistent with the presence of Kv3.1b subunits: short duration action potentials (4.2 +/- 1.4 ms) and high firing frequencies (68.9 +/- 5.3 Hz), both sensitive to application of TEA (0.5 mm) and 4-aminopyridine (4-AP; 30 mum). Intracellular dialysis of an anti-Kv3.1b antibody mimicked and occluded the effects of TEA and 4-AP in NTS and dorsal column nuclei neurones, but not in dorsal vagal nucleus or cerebellar Purkinje cells (which express other Kv3 subunits, but not Kv3.1b). Voltage-clamp recordings from outside-out patches from NTS neurones revealed an outward K(+) current with the basic characteristics of that carried by Kv3 channels. In NTS neurones, electrical stimulation of the TS evoked EPSPs and IPSPs, and TEA and 4-AP increased the average amplitude and decreased the paired pulse ratio, consistent with a presynaptic site of action. Synaptic inputs evoked by stimulation of a region lacking Kv3.1b-IR neurones were not affected, correlating the presence of Kv3.1b in the TS with the pharmacological effects.